r>[0115] 一种端面泵浦Nd3+，Cr4+:Y3Ga5012晶体且输出波长为0? 9ym(4F3/2-419/2)的自 调Q脉冲激光器如实施例18所述，所不同的是自调Q晶体5为实施例9中所加工镀膜的 NcT,Cr4+:Y3Ga5012晶体。
[0116] 实施例20:
[0117] -种端面泵浦Yb3+,Cr4+:Y3Ga5012晶体且输出波长为1ym(4F3/2- 419/2)左右的自 调Q脉冲激光器如实施例18所述，所不同的是自调Q晶体5为实施例11中所加工镀膜的 Yb'Cr4+:Y3Ga5012晶体。
[0118] 实施例21:
[0119] 一种侧面泵浦Nd3+，Cr4+:Y3Ga5012晶体制作自调Q脉冲激光器如实施例15所 述，所不同的是输入镜4其靠近泵浦源一端表面镀以对808nm增透的介质膜，另一端表 面镀以对l〇〇〇-ll〇〇nm高反射的介质膜。自调Q晶体5为实施例4中加工的未镀膜的 Nd3+，Cr4+:Y3Ga5012晶体。输出镜6为一半径为100mm的平凹镜，凹面镀以对1000-1100nm部 分反射的介质膜，其反射率在50% -99%之间，平面镀以对1000-1100nm增透的介质膜。
[0120] 该激光器可实现波长为1. 06ym(4F3/2- 4111/2)的Nd3+,Cr4+:Y3Ga5012自调Q脉冲激 光输出。当加大泵浦功率，超过它的泵浦阈值后，可直接输出调Q脉冲激光。
[0121] 实施例22:
[0122] -种侧面泵浦Nd3+，Cr4+:Y3Ga5012晶体且输出波长为1. 06ym(4F3/2-4111/2)的自 调Q脉冲激光器如实施例21所述，所不同的是自调Q晶体5为实施例7中所加工镀膜的 NcT,Cr4+:Y3Ga5012晶体。
[0123] 实施例23:
[0124] 一种侧面泵浦Nd3+，Cr4+:Y3Ga5012晶体制作自调Q脉冲激光器如图5所示，此装置包 含：泵浦源7,输入镜4,自调Q晶体5和输出镜6。泵浦源7为氙灯，采用侧面泵浦的方式。 输入镜4为一平面镜，靠近谐振腔一端表面镀以对900-1000nm高反射的介质膜。自调Q晶 体5为实施例4中所加工的未镀膜的Nd3+，Cr4+:Y3Ga5012晶体。输出镜6靠近谐振腔一端面 镀以对900-1000nm部分反射的介质膜，另一端面镀以对900-1000nm增透的介质膜。
[0125] 该激光器可实现波长为〇?9ym(4F3/2- 419/2)的Nd3+,Cr4+:Y3Ga5012自调Q脉冲激光 输出。当加大泵浦功率，超过它的泵浦阈值后，可直接输出调Q脉冲激光。
[0126] 实施例24:
[0127] -种侧面泵浦恥3+，〇4+:^ &5012晶体且输出波长为0.9 11111(乍3/2-419/2)的自 调Q脉冲激光器如实施例23所述，所不同的是自调Q晶体5为实施例6中所加工镀膜的 NcT,Cr4+:Y3Ga5012晶体。
[0128] 本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本 领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变型，但这些相应的改变和变形都应 属于本发明所附的权利要求的保护范围。
【主权项】
1. 一种自调Q的石植石晶体，通式为（Re和41_7_丄(5(：!^1_ !￡)2(〇如1_丄012，其 中，Re=Nd或Yb，A=Y，Gd或Lu，0 彡x彡l，0〈y彡 1，0. 00001 彡z彡 0? 1 ;简写为 1^3+，〇4+:^(5。!^1_ !￡)私3012，具有1&-3(1空间群结构。
2. 如权利要求1所述的自调Q的石榴石晶体，其特征在于当掺杂Nd3+和Cr4+离 子时，Nd3+，Cr'AjSCxGa^hGaA^ 体可实现输出波长为 0.9ym( 4F3/2- 419/2)、 L06ym(4F3/2- 4111/2)的自调Q脉冲激光。
3. 如权利要求1所述的自调Q的石榴石晶体，其特征在于当掺杂Yb3+和Cr4+离子时， Yb'Cr'AjSCxGa^hGaA^体可实现输出波长为lym(2F5/2- 2F7/2)左右的自调Q脉冲 激光。
4. 如权利要求1所述的自调Q的石榴石晶体，其特征在于，所述自调Q的石榴石晶体是 下列之一，其中，1 : a. Nd3+，CriYjSCxGahhGasO。晶体， b. Yb3+，Cr^YjSCxGahhGasO。晶体， c. NcT，CriGdjSCxGahLGasC^ 晶体， d. Yb3+，Cr'GdjSCxGahLGasOu晶体， e. Nd3.，Cr'LuJSCxGahLGasOu晶体， f. Yb3+，Cr4+:Lu3 (Scfah) 2Ga3012 晶体。
5. 权利要求1-4任一项所述的自调Q的石榴石晶体的生长方法，包括步骤如下： (1)以Re203,A203,Sc203,Ga203,Cr203,CaC03为原料，按照通式（ReyCazAh-JJSCxGai_x) 2 (CrzGai_z) 3012中各组分的摩尔比分别计算称量原料，混合12小时后放到Pt坩埚在 1000-1100°C烧结10小时；研磨混合得到粒径为微米级的Re3+，Cr'AjSCxGahhGa^石榴 石多晶料； ⑵将上述的Re3+，Cr4+:A3 (ScxGai_x) 2Ga3012石榴石多晶料装入气球捣实，在抽完真空后， 在60-80MPa的等静水压下压制1-5分钟成圆柱形料棒，将料棒置于1000-1500°C的烧结炉 中烧结6-8小时； (3)光浮区法生长Re3+，Cr4+:A3ScxGa5_x012晶体：采用[111]方向的纯YAG籽晶，密封通 氧的石英管内，在光浮区生长炉中下端旋转移动杆固定籽晶，上端旋转移动杆固定多晶料 棒；升温至籽晶上端、多晶料棒下端熔化，移动使两者接触开始晶体生长，向下移动籽晶和 料棒，籽晶上不断地从熔体接触端固液界面析出晶体，向下移动的料棒不断地熔化补充熔 区原料含量；通过调节氙灯的的加热功率和料棒的向下移动速度来实现收颈一放肩一等径 -收尾晶体生长过程；其特征在于： 生长过程中通入纯度彡99. 9 %的氧气，氧气流动速率为300mL/min，以使Re3+，Cr4+:A3 (ScxGai_x) 2Ga3012内四面体上的Cr元素的价态为+4价，在900-1200nm波段具备 可饱和吸收性质；上、下两个旋转移动杆的转速控制在15-20r/min，转动方向相反，以使生 长时晶体与熔区的固液界面为微凸界面；收颈处的直径控制在2-3_，放肩和收尾的晶体 生长长度均要控制在5-10mm，以减少晶体内的生长缺陷，提高晶体的生长质量；生长完的 晶体在1000°C的空气中下退火30-40h以消除晶体所存在的较大的热应力。
6. 如权利要求5所述的自调Q的石榴石晶体的生长方法，其特征在于 Re'Cr^AdSCxGa^hGaA^晶料棒长度为4-10cm，直径为5-10mm;优选的， 1^3+，〇4+:六3(3(：!^卜!￡)26&3012晶体生长速度为5-8111111/11。
7. -种自调Q器件，它是以权利要求1-4任一项所述的自调Q的石榴石晶体沿[111] 方向切割、两通光端面抛光后再镀以介质膜或不镀膜制成。
8. -种端面泵浦自调Q脉冲激光器，包括泵浦源，耦合系统，聚焦系统，输入镜，自调Q 晶体和输出镜，所述的输入镜和输出镜组成谐振腔，输入镜镀以对泵浦光增透的介质膜和 对激光波段高反射介质膜，输出镜镀以对激光波段部分反射的介质膜；其特征在于权利要 求7任一项所述的自调Q的石榴石晶体同时作为激光增益材料和自调Q材料，该晶体制成 的器件两端面抛光或再镀以对泵光和激光增透的介质膜，以泵浦源泵浦该晶体，无需外加 调制元件，产生自调Q的脉冲激光。
9. 如权利要求8所述的端面泵浦自调Q脉冲激光器，其特征在于省略输入镜和输出镜， 在自调Q的石榴石晶体靠近泵浦光的前通光端面镀以对泵浦光增透的介质膜和对激光波 段高反射的介质膜，在自调Q的石榴石晶体远离泵浦光的后通光端面镀以对激光波段部分 反射的介质膜。 10?-种Nd3+，Cr4+:A3 (ScxGai_x) 2Ga3012侧面泵浦自调Q脉冲激光器，包括泵浦源，输入 镜，Nd3+，Cr'AjSc^GahhGaA自调Q晶体和输出镜；所述的输入镜和输出镜组成谐振腔， 输入镜镀以对泵浦光增透的介质膜和对激光波段高反射的介质膜，输出镜镀以对激光波段 部分反射的介质膜；泵浦光从激光增益介质侧面输入，产生激光经自调Q调制器件调制后 再通过输出镜，输出调Q脉冲；所述泵浦光源为氙灯。
【专利摘要】本发明涉及一种自调Q的石榴石晶体及其制作的自调Q器件、自调Q脉冲激光器。自调Q的石榴石晶体Re3+,Cr4+:A3(ScxGa1-x)2Ga3O12，分子通式为(ReyCazA1-y-z)3(ScxGa1-x)2(CrzGa1-z)3O12，其中，Re＝Nd或Yb，A＝Y，Gd或Lu，0≤x≤1，0<y≤1，0.00001≤z≤0.1；通过把增益激活离子(Nd3+或Yb3+)和可饱和吸收离子Cr4+结合来实现相应波长的自调Q脉冲激光输出。共掺Nd3+和Cr4+离子的晶体Nd3+,Cr4+:A3(ScxGa1-x)2Ga3O12，可实现输出波长为0.9μm(4F3/2→4I9/2)和1.06μm(4F3/2→4I11/2)的自调Q脉冲激光；共掺Yb3+和Cr4+离子的晶体Yb3+,Cr4+:A3(ScxGa1-x)2Ga3O12)，可实现输出波长1μm(2F5/2→2F7/2)左右的自调Q脉冲激光。本发明的自调Q脉冲激光器具有结构简单紧凑、体积小、成本低和操作简单等特点。
【IPC分类】C30B29-28, C30B13-22, H01S3-16
【公开号】CN104711677
【申请号】CN201510079971
【发明人】张怀金, 王树贤, 于浩海, 王继扬
【申请人】山东大学
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年2月13日